电缆接头直流运行电压的电压值确定方法技术

本公开实施例提供了一种电缆接头直流运行电压的电压值确定方法。所述方法包括：获取电缆接头直流运行电压的候选电压值；分别在直流稳态电压、直流叠加冲击电压情境下，计算电缆接头的实际场强；若直流稳态电压、直流叠加冲击电压情境下电缆接头的实际场强均小于对应的目标耐受场强，则将候选电压值确定为电缆接头直流运行电压的电压值。以此方式可以解决电缆接头的直流运行电压无法反映其实际耐受能力的问题。能力的问题。能力的问题。

【技术实现步骤摘要】
电缆接头直流运行电压的电压值确定方法


[0001]本公开涉及直流输电
，尤其涉及一种电缆接头直流运行电压的电压值确定方法。

技术介绍

[0002]与交流配网相比，直流配网具有供电容量大、线路损耗小、电能质量好、无需无功补偿、运行方式灵活等优点，伴随着可再生能源和柔性直流输电技术的发展，其应用逐渐获得广泛关注。受制于建设周期长、资金投入大、土地有限等因素，充分有效的利用现在已有电缆线路的潜在输电容量已成为必须解决的问题。随着柔性直流输电技术的发展，现役交流电缆线路改为直流运行已被实践证实是提升电缆系统输送容量的一个有效手段，也为交流故障线路改造提供了一种优选方案，该方法能最大限度利用现有线路并节约成本，同时完成系统性能升级。近年来，直流配电网线路的建设及应用引起了广泛关注。由于厂家未针对中低压直流应用专门开发相应的电缆及附件，因此，在中、低压直流配网的工程建设中，通常直接采用按照交流应用设计的XLPE电缆及预制接头，因此需要针对直流输电为电缆接头设计直流运行电压。
[0003]目前，在进行电缆接头的直流运行电压设计时，采用的方式通常是选择较低的电压设计值，以保证在此电压下，电缆接头绝缘内的最大场强值低于绝缘材料的空间电荷注入阈值。这种方式导致接头的直流电压设计值偏低，无法真实反映其实际耐受能力。
[0004]针对电缆接头的直流运行电压无法反映其实际耐受能力的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本公开提供了一种电缆接头直流运行电压的电压值确定方法。
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种电缆接头直流运行电压的电压值确定方法。该方法包括：
[0007]获取电缆接头直流运行电压的候选电压值；
[0008]分别在直流稳态电压、直流叠加冲击电压情境下，计算电缆接头的实际场强；其中，计算电缆接头的实际场强包括：对电缆接头在候选电压值下的场强进行仿真计算，得到计算场强；按照电缆接头在候选电压值下的场强畸变系数对计算场强进行修正，得到实际场强；其中，实际场强为电缆接头在考虑空间电荷效应导致场强畸变的情况下的电场强度；
[0009]若直流稳态电压、直流叠加冲击电压情境下电缆接头的实际场强均小于对应的目标耐受场强，则将候选电压值确定为电缆接头直流运行电压的电压值。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述按照电缆接头在候选电压值下的场强畸变系数对计算场强进行修正，得到实际场强，包括：
[0011]获取电缆接头在候选电压值下的第一畸变系数与第二畸变系数，其中，第一畸变系数为电缆接头的电缆主绝缘对应的场强畸变系数，第二畸变系数为电缆接头的接头增强
绝缘对应的场强畸变系数；
[0012]利用第一畸变系数与第二畸变系数中的较大值对计算场强进行修正，得到实际场强。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在直流稳态电压情景下，利用第一畸变系数与第二畸变系数中的较大值对计算场强进行修正，得到实际场强，包括：
[0014]将计算场强乘以第一畸变系数与第二畸变系数中的较大值，作为实际场强。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述对电缆接头在候选电压值下的场强进行仿真计算，得到计算场强，包括：
[0016]采用有限元仿真软件，对电缆接头在候选电压值下满载运行时的场强进行仿真计算，并将电缆接头应力锥根部处的场强作为计算场强。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，目标耐受场强是通过以下公式计算得到的：
[0018][0019]其中，U
1min
为电缆接头的工频1min试验电压，r
j2
为电缆接头的导体屏蔽半径，r
j3
为电缆接头的电缆主绝缘半径，E
td
为电缆接头的绝缘交界面轴向设计场强，绝缘交界面为电缆接头中电缆主绝缘与接头增强绝缘的交界面，E
d
为目标耐受场强，目标耐受场强为电缆接头在候选电压值下的应力锥根部处直流耐受场强设计值。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在直流叠加冲击电压情境下，利用第一畸变系数与第二畸变系数中的较大值对计算场强进行修正，得到实际场强，包括：
[0021]按照如下公式确定出实际场强：
[0022]E
it
(r
j3
)＝(E
ist
(r
j3
)
‑
E
st
)+f(r
j3
)
×
E
st
[0023]其中，f(r
j3
)为第一畸变系数与第二畸变系数中的较大值，E
ist
(r
j3
)为目标计算场强，E
it
(r
j3
)为目标实际场强，E
st
为对电缆接头在候选电压值的直流稳态电压下的场强进行仿真计算得到的、电缆接头满载运行时绝缘交界面处的轴向场强。
[0024]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述对电缆接头在候选电压值下的场强进行仿真计算，得到计算场强，包括：
[0025]采用有限元仿真软件，对电缆接头在候选电压值下满载运行时的场强进行仿真计算，并将电缆接头绝缘交界面处的轴向场强作为计算场强，其中，绝缘交界面为电缆接头中电缆主绝缘与接头增强绝缘的交界面。
[0026]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，目标耐受场强是通过以下步骤计算得到的：
[0027]获取多组试样数据，其中，每组试样数据包括一个电缆接头试样的试样界面压强和试样击穿场强，试样界面压强为电缆接头试样绝缘交界面的界面压强，试样击穿场强为电缆接头试样绝缘交界面在直流叠加冲击电压下被击穿时的轴向场强；
[0028]利用多组试样数据，拟合出目标函数，其中，目标函数用于表示击穿场强与界面压强的关系；
[0029]按照目标函数与电缆接头绝缘交界面的界面压强，确定出目标击穿场强，其中，目标击穿场强为电缆接头绝缘交界面在直流叠加冲击电压下被击穿时的轴向场强；
[0030]将目标击穿场强作为目标耐受场强。
[0031]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述获取电缆接头在候选电压值下的第一畸变系数与第二畸变系数，包括：
[0032]获取电缆接头的尺寸参数和材料特性参数，其中，材料特性参数包括电缆主绝缘的材料特性参数、接头增强绝缘的材料特性参数；
[0033]按照电缆接头的尺寸参数确定出电缆接头的电缆主绝缘与接头增强绝缘的绝缘总厚度；
[0034]按照候选电压值和绝缘总厚度，确定出平均场强；
[0035]按照第一电导率、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆接头直流运行电压的电压值确定方法，包括：获取电缆接头直流运行电压的候选电压值；分别在直流稳态电压、直流叠加冲击电压情境下，计算所述电缆接头的实际场强；其中，计算所述电缆接头的实际场强包括：对所述电缆接头在候选电压值下的场强进行仿真计算，得到计算场强；按照所述电缆接头在所述候选电压值下的场强畸变系数对所述计算场强进行修正，得到实际场强；其中，所述实际场强为所述电缆接头在考虑空间电荷效应导致场强畸变的情况下的电场强度；若直流稳态电压、直流叠加冲击电压情境下所述电缆接头的实际场强均小于对应的目标耐受场强，则将所述候选电压值确定为所述电缆接头直流运行电压的电压值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述按照所述电缆接头在所述候选电压值下的场强畸变系数对所述计算场强进行修正，得到实际场强，包括：获取所述电缆接头在所述候选电压值下的第一畸变系数与第二畸变系数，其中，所述第一畸变系数为所述电缆接头的电缆主绝缘对应的场强畸变系数，所述第二畸变系数为所述电缆接头的接头增强绝缘对应的场强畸变系数；利用所述第一畸变系数与所述第二畸变系数中的较大值对所述计算场强进行修正，得到所述实际场强。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在直流稳态电压情景下，所述利用所述第一畸变系数与所述第二畸变系数中的较大值对所述计算场强进行修正，得到所述实际场强，包括：将所述计算场强乘以所述第一畸变系数与所述第二畸变系数中的较大值，作为所述实际场强。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述对所述电缆接头在候选电压值下的场强进行仿真计算，得到计算场强，包括：采用有限元仿真软件，对所述电缆接头在所述候选电压值下满载运行时的场强进行仿真计算，并将所述电缆接头应力锥根部处的场强作为所述计算场强。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述目标耐受场强是通过以下公式计算得到的：其中，U
1min
为所述电缆接头的工频1min试验电压，r
j2
为所述电缆接头的导体屏蔽半径，r
j3
为所述电缆接头的电缆主绝缘半径，E
td
为所述电缆接头的绝缘交界面轴向设计场强，所述绝缘交界面为所述电缆接头中电缆主绝缘与接头增强绝缘的交界面，E
d
为所述目标耐受场强，所述目标耐受场强为所述电缆接头在所述候选电压值下的应力锥根部处直流耐受场强设计值。6.根据权利要求2所述的方法，其中，在直流叠加冲击电压情境下，所述利用所述第一畸变系数与所述第二畸变系数中的较大值对所述计算场强进行修正，得到所述实际场强，包括：按照如下公式确定出所述实际场强：E
it
(r
j3
)＝(E
ist
(r
j3
)
‑
E
st
)+f(r
j3
)
×
E
st
其中，f(r
j3
)为所述第一畸变系数与所述第二畸变系数中的较大值，E
ist
(r
j3
)为所述目标计算场强，E
it
(r
j3
)为所述目标实际场强，E
st
为对所述电缆接头在所述候选电压值的直流稳态...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明伟，马天祥，段昕，张拓，李丹，李小玉，张姿姿，姜义虎，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：